Досье на Мироздание

К созданию Общей теории неуничтожимости человечества

Апрель 2007 г.

>Новости

> Досье на Мироздание

>Классики Русского Космизма

>Мыслители XX и XXI веков

>Кононова И.А.

>Лем С.

>Лефевр В.А.

>Назаретян А.П.

>Новотный У.

>Стругацкие А.Н. и Б.Н.

>Шкловский И.С.

>Форумы в Интернете

>Форум на этом сайте

>Чат

>Гостевая книга

Часть черных дыр может оказаться кротовыми норами

Некоторая часть тех космических объектов, которые ранее считались черными дырами (они предсказаны в рамках теории Эйнштейна), на самом деле могла бы оказаться так называемыми "червоточинами" (wormholes), или, иначе говоря, "кротовыми норами", ведущими к другим вселенным. Об этом свидетельствует новое исследование профессора Тибо Дамура (Thibault Damour) из французского Института передовых научных исследований (Institut des Hautes Études Scientifiques - IHÉS) и доктора физико-математических наук Сергея Солодухина из московского Физического института РАН имени Лебедева (ФИАН) и германского Бременского международного университета (International University Bremen). Соответствующая статья опубликована на сайте arXiv.org. Возможно, новая работа поможет также разрешить и знаменитый "информационный парадокс" черных дыр, но критики этой теории обещают в связи с ней появление новых проблем, в частности, нет пока еще вразумительного ответа на вопрос, как все эти "червоточины" могут образовываться.

Черные дыры обладают столь мощным гравитационным полем, что ни материальное тело, ни излучение не могут выбраться из их объятий - покинуть пределы так называемого горизонта событий (где время с точки зрения внешнего наблюдателя как бы "заморожено", отсюда другое (старое) название черных дыр - "замороженные звезды"). Общая теория относительности предсказывает рождение черной дыры в том случае, когда мы имеем дело с веществом, сжатым в достаточно компактной области (в пределах сферы Шварцшильда, размеры которой в простейшем случае совпадают с радиусом горизонта событий - решение было найдено Карлом Шварцшильдом (Karl Schwarzschild) спустя всего несколько месяцев после того, как Эйнштейн обнародовал свою теорию). Конечно, черные дыры невозможно наблюдать непосредственным образом, однако астрономы уже отыскали множество объектов, подходящих на эту роль. Идентификация черных дыр основывается на наблюдениях поглощаемого ими вещества.

Еще более интересным объектом являются гипотетические "червоточины" - как бы отверстия, прогрызенные в "складках" пространственно-временного континуума, которые напрямую могут соединять удаленные друг от друга места. Если представить нашу Вселенную в виде двумерного полотна, то "червоточину" можно изобразить как разрыв и соединение этой двумерной Вселенной в местах складок, требующие выхода в третье измерение. "Соседняя складка" в реальности может также оказаться и иной, чуждой нам вселенной, населенной собственными звездами, галактиками и планетами.

Дамур и Солодухин постарались выяснить, на что может быть похожа в реальности такая "червоточина", и с удивлением обнаружили, что внешне она практически ничем не будет отличаться от более привычной черной дыры. Поглощаемая материя точно также ведет себя вблизи "кротовых нор", как и у черной дыры, оба этих объекта сходным образом деформируют вокруг себя пространство-время.

Отличить эти два объекта в принципе можно было бы по наличию излучения Хокинга (испусканию виртуальных частиц на границе горизонта событий). Такая радиация, поступающая со стороны черных дыр, имела бы характерный энергетический спектр. Однако излучение Хокинга столь малозаметно, что на практике оно легко затеряется среди других источников излучения, включая микроволновый фон (реликтовое излучение) - то есть "послесвечение", оставшееся от событий, следовавших за Большим взрывом. Более того, в новой работе утверждается, что "червоточины" в принципе даже могут сымитировать и спектр хокинговского излучения...

Другое отличие, которое могло бы сослужить службу при идентификации "червоточин", - это то, что "червоточины" (в отличие от черных дыр) не демонстрируют присутствия какого-либо горизонта событий. Иными словами, материальное тело может попасть в "червоточину", а после этого благополучно возвратиться обратно в наш мир. Фактически, это означает, что по "кротовым норам" можно путешествовать не только из одной вселенной в другую, но и в пределах нашей Вселенной.

Однако это тоже, к сожалению, не дает нам безошибочной стратегии выявления "червоточин". И к тому же в зависимости от формы "червоточины" на путешествие через нее можно затратить либо миллиарды лет, либо считанные секунды. Единственный способ узнать, с каким именно объектом мы имеем дело, - бесстрашно погрузиться в него. Это более чем опасная азартная игра, поскольку если объект окажется не "червоточиной", а черной дырой, то мощное гравитационное поле разорвет тело путешественника на отдельные атомы. Впрочем, даже если объект и окажется "червоточиной", отправившийся туда исследователь вовсе не застрахован от подобной участи. А если "червоточина" нас пропустит, то оставшимся в прежней вселенной друзьям, может так статься, придется подождать миллиарды лет, прежде чем путешественник сможет вернуться назад.

Такая задержка обессмысливает какую-либо коммуникацию с иными мирами. Однако при благоприятном стечении обстоятельств путь может оказаться совсем недолгим: если нам посчастливится набрести на микроскопическую "червоточину" (не исключено также, что такую "дырку" когда-нибудь удастся создать искусственно). Проблема заключается в том, что микроскопические "червоточины" не могут существовать без стабилизирующего влияния со стороны некой экзотичной субстанции с антигравитационными свойствами, а возможность существования такой материи остается пока под большим вопросом. Возможно, ситуация прояснится, когда будет наконец разработана теория, объединяющая квантовую механику с какой-либо теорией гравитации.

Не исключено, что есть и другой способ подтвердить нынешние догадки. Некоторые физики считают, что будущие эксперименты на ускорителях частиц при сверхвысоких энергиях могут порождать микроскопические черные дыры. Такие крошечные черные дыры испускали бы измеримые количества хокинговской радиации, доказывая тем самым, что они действительно являются черными дырами, а не "червоточинами". А вот если прав Солодухин, то взамен черных дыр в этих случаях формировались бы микроскопические "червоточины", которые не излучали бы никакой такой радиации. "В этом случае мы бы поняли, с чем имеем дело - с черной дырой или червоточиной", - говорит Солодухин.

Примечательно то, что "червоточины" не имеют проблем с "информационным парадоксом", который привел в столкновение квантовую механику и теорию гравитации Эйнштейна. Ведь отсутствие горизонта событий позволяет материальным телам и информации беспрепятственно курсировать меж мирами. К тому же нет и излучения Хокинга, приводящего к "испарению" черных дыр (с вероятным уничтожением накопленной информации). Однако для того, чтобы от проблемы избавиться полностью, нужно предположить, что в любых звездных процессах (вроде коллапса взрывающейся в виде гиперновой звезды-гиганта) всегда образуются не черные дыры, а "червоточины".

Источники:
Wormholes as Black Hole Foils
Could black holes be portals to other universes?
Black holes could also be portals to other universes
Black holes could also be portals to other universes, feel scientists

Ссылки:
Чёрная дыра
Чёрные дыры

 

Астрономы обнаружили планету, пригодную для жизни http://top.rbc.ru/index.shtml?/news/society/2007/04/25/25091543_bod.shtml

Видео Астрономы впервые обнаружили планету, которая по своим основным параметрам очень похожа на Землю и может содержать воду в жидком виде на своей поверхности, сообщает Би-би-си. Планета находится в созвездии Весов на расстоянии двадцати с половиной световых лет от Земли. Это самая маленькая экзопланета (то есть небесное тело, обращающееся вокруг звезды за пределами Солнечной системы) из всех известных ученым. Она обращается вокруг своего затухающего солнца, получившего название Gliese 581, за 13 дней. Gliese 581 меньше и холоднее нашего Солнца, поэтому температура на планете примерно соответствует земной. При этом она находится в 14 раз ближе к своему светилу, чем Земля к Солнцу. "Мы подсчитали, что средняя температура на этой "сверхземле" - между 0 и 40 градусами по Цельсию, поэтому вода может быть жидкой, - говорит один из авторов открытия Стефан Удри из Женевской обсерватории. - Более того, ее радиус составляет примерно полтора радиуса Земли, и на основе моделирования мы предполагаем, что планета либо каменистая, как Земля, либо она покрыта океанами". "Вода в жидком виде - это основа жизни в известных нам формах", - добавляет Хавьер Делфоссе из университета Гренобля. По мнению этого эксперта, обнаруженная планета может стать целью космических экспедиций по поиску внеземной жизни. Впрочем, пока об отправке космических кораблей в созвездие Весов речь не идет. Ученые намерены вывести в космос мощные телескопы, которые смогут фиксировать световые колебания, свидетельствующие о наличии жизни. В том числе они будут искать в атмосфере планеты метан, а также признаки хлорофилла - ключевого вещества в фотосинтезе. Обнаружение "двойника Земли" вызывает у ученых огромные надежды. Большинство из найденных ранее 200 экзопланет представляют собой газовые гиганты, подобные Юпитеру, - температура воздуха там крайне высока, поскольку они расположены вблизи раскаленных солнц. "Из всех планет, которые мы находили около звезд, только на этой, похоже, могут присутствовать все условия для появления жизни, - сказала Би-би-си Элисон Бойл из Лондонского научного музея. - Она находится на расстоянии 20 световых лет, так что мы вряд ли вскоре полетим туда. Но если появятся новые типы двигателей, это может изменить будущее". 25.04.2007

16 апреля 2007 г.

В преддверии Дня Космонавтики, 11 апреля, глава РКК «Энергия», Николай Севастьянов, выступил с заявлением, что спустя 38 лет после того, как американские астронавты впервые ступили на поверхность Луны, Россия приняла решение отправить на изучение спутника нашей планеты своих специалистов и начать доскональное его исследование.

По словам Севастьянова, уже пришло время заняться так называемой индустриализацией Луны, начать вести там исследовательские работы. Нужно сказать, эти утверждения подверглись резкой критике, мол, пока еще рано браться за это, однако уже сегодня, судя по темпам развития технологического прогресса, человечество страдает от последствий «опасных производств», которые вредят окружающей среде. Поэтому сейчас есть реальная возможность перенести такие объекты в космос, и соединить Луну и Землю специально разрабатываемым российскими учеными транспортными путями, получившими название «Паром».

Предположительно, в ближайшем будущем полеты на Луну будут осуществляться на кораблях типа «Союз» и посредством имеющихся у специалистов технологий. Что же касается развития промышленных объектов, то в основном цели будут достигаться с помощью постепенного внедрения транспортной системы «Паром», которая сейчас существует только на чертежах.

Текст: Арсений Герасименко Источник: 3DNews

 

12 апреля 2007 г.

Астрономы впервые нашли воду на планете, расположенной за пределами Солнечной системы, сообщает Reuters.

Следы водяного пара были обнаружены американскими учеными в атмосфере юпитерообразной планеты HD 209458b в созвездии Пегаса.

По словам одного из сделавших это открытие ученых, находка подтвердила предположение о наличии воды на множестве планет этого типа.

Планета HD 209458b находится от Земли на расстоянии 150 световых лет. Она имеет очень короткий - длиной всего три с половиной земных дня - период обращения вокруг своего светила, поэтому ученым было легко наблюдать за ней.

Вопрос о существовании воды на других планетах всегда особенно волновал ученых, так как ее наличие является одним из необходимых условий возникновения органической жизни. Напомним, что долгие поиски воды на Марсе пока не разрешили окончательно вопрос о наличии этого вещества на красной планете.
Источник: Lenta.Ru

11 апреля 2007 г.

Наблюдавшийся осенью 2006 года взрыв сверхновой 2006jc заставляет астрономов подвергнуть переоценке существующие модели эволюции звёзд, поскольку ни одна из ныне существующих моделей не в состоянии объяснить процессы, предшествовавшие взрыву.

 

 

Звезда UGC 4904, располагавшаяся на расстоянии 77 миллионов световых лет от Земли в созвездии Рыси, первоначально привлекла внимание астрономов осенью 2004 года, когда её ошибочно приняли за сверхновую. Оказалась, однако, что эта звезда относится к типу ярких голубых переменных. Этот тип звёзд иногда принимают за сверхновые из-за большого количества материала, которые они периодически исторгают.

Спустя два года, в 2006 году, звезда на самом деле окончила свою жизнь взрывом сверхновой, и теперь располагающийся на её месте объект носит наименование сверхновая 2006jc. Стоит отметить, что взрыв произошёл намного раньше, чем он должен был бы случиться в соответствии с современными представлениями об эволюции звёзд.

Ударная волна от взрыва достигла оболочки окружающего материала, выпущенного во время ранних вспышек за несколько часов. Это разогрело выброшенный газ до нескольких миллионов градусов, приведя к выбросу рентгеновского излучения с беспрецедентной интенсивностью и продолжительностью: космический аппарат NASA Swift наблюдал рентгеновское излучение от 2006jc на протяжении 100 дней, сообщает Space.com.

Используя 10-метровый телескоп Кек на Гавайях, Райан Фоли из Калифорнийского университета в Беркли (США) и его коллеги обнаружили узкие спектральные линии гелия, - признак того, что ударная волна от взрыва звезды догнала медленно расширяющийся "пузырь", предположительно состоящий из вещества, выброшенного звездой двумя годами ранее. Если бы ударная волна от второго взрыва не встретила бы на своём пути никаких препятствий, линии гелия были бы намного шире.

Сам Фоли отмечает, что понять, чем были вызваны столь массивные выбросы звездного вещества незадолго до основного взрыва, на сегодняшний день не представляется возможным: ни одна из существующих теоретических моделей этого объяснить не в состоянии.

Текст: Николай Карташев
Источник: КомпьюЛента

 

КАК БОГ ЗАПУСТИЛ ВСЕЛЕННУЮ http://www.inauka.ru/space/article74181.html    Сергей ЛЕСКОВ Темы дня:  • Ученый НАСА прочит скорое исчезновение человеческой цивилизации  • Сенсационная находка опровергла теорию "исхода из Африки"  • Исследователи обнаружили в Сахаре древнее Мегаозеро  • Атлантропа - новый континент из пучины вод Средиземного моря  • Главная мумия Европы. Пытаясь избавиться от боли, он наносил татуировки  • В Европе произошло "перенасыщение интеграцией"  • Неприглядная "изнанка" голливудской улыбки Большой и нужный взрыв Очень долго политики интересовались Вселенной только применительно к конкурсу "Мисс Вселенная". Но теперь президент США увязывает свои амбиции с программой изучения далекого космоса. Президент России недавно на заседании Государственного совета, призывая сделать космические исследования стратегическим направлением, проявил завидную осведомленность в астрофизике, объявив, что через несколько миллиардов лет Солнце неминуемо погаснет. Это правда, и никакие политические подвиги и радения отдалить это событие не смогут. Тем не менее, по информации "Известий", президент России в приватном порядке прослушал курс лекций по космологии, теории Большого взрыва и истории Вселенной. Чем притягательна для политика далекая от земных реалий звездная и заоблачная тема? Темные века в "черной дыре" Вселенная состоит из сотен миллиардов галактик, и в каждой галактике десятки миллиардов звезд. На каждого обитателя Земли приходится по миллиарду звезд, что значительно расширяет возможности маленького принца Экзюпери, который скромно довольствовался всего одной планетой. Состояние Вселенной наиболее полно описывается теорией Александра Фридмана, рано умершего советского физика, который нашел смелость поправить теорию Эйнштейна. Но как возникла Вселенная? Будет ли она расти вечно? И умрет ли, чтобы навсегда оборвать ход времени? Рождение Вселенной произошло около 14 миллиардов лет назад, когда случился Большой взрыв. Как ни трудно это представить, до этого момента не было ничего. Не было времени. Не было размеров. Вселенная была не просто мала, они была сжата в ничто. Но заточенная в нуле Вселенная была бесконечно горячей. По неизвестной причине произошел Большой взрыв - энергия стала превращаться в свет и материю. Свет, рожденный через миллионную долю секунды после Большого взрыва, мы видим до сих пор. Этот свет называется реликтовым излучением, за его открытие в 2006 году присуждена Нобелевская премия. Телескоп "Хаббл", самый совершенный прибор в истории науки, заглядывает в прошлое на 12 миллиардов лет. Можно сказать, что каждый телескоп - это машина времени, каждый астроном - посланник из прошлого. Температура излучения по мере расширения снижалась. Как и в истории Земли, в истории Вселенной было множество периодов. Только длились они не века, а миллионные доли секунды - адронная и лептонная эры, эпоха горячего и холодного бариосинтеза, эпоха нуклеосинтеза, эра излучения и эпоха рекомбинации. Через секунду после Большого взрыва температура упала до 10 тысяч миллионов градусов, как в водородной бомбе. Через 100 секунд - до 1 тысячи миллионов градусов, как в звездах. При такой температуре протоны и нейтроны начинают объединяться. Но лишь через 3 минуты после Большого взрыва образовались первые ядра водорода и гелия. Через несколько часов формирование ядер прекратилось, и сотни миллионы лет Вселенная просто расширялась. До рождения первой звезды прошел еще миллиард лет. В космологии эти времена называются "темными веками". Наша планета Земля находится в галактике, которая называется Млечный путь. До ближайшей галактики Андромеды свет идет 2 миллиона лет. Разбегаемся мы друг от друга со скоростью 1,5 миллиона километров в час. Это еще маленькая скорость. Потому что на окраине скорость расширения Вселенной значительно выше - 1 миллиард километров в час. Наше Солнце - совсем небольшая звезда на задворках Вселенной. Солнце в 10 раз меньше и в 20 раз холоднее первых звезд. Если Вселенная будет расширяться вечно, она остынет и умрет. Погаснет наше Солнце, звезды превратятся в жидкий и холодный суп. Галактики миллиард за миллиардом будут бесследно проваливаться в "черные дыры". Есть ли эликсир жизни для Вселенной? Вопрос усложняется тем, что науке известна природа лишь 5% вещества, из которого состоит Вселенная. Эти 5% мы видим вокруг и сами из него сделаны. Остальное суть великая тайна. Но единственная возможность частичного замедления скорости расширения Вселенной - существование загадочной "темной материи", природа которой неизвестна. По расчетам, Вселенная должна состоять из нее на 25%. Еще 70% энергии Вселенной приходится на столь же таинственную, возникающую из пустоты "темную энергию", которая расталкивает галактики. Поистине темна вода в облацех. Обнаружить всю эту темноту наука пока не может, хотя подбирается в тончайших экспериментах. Если получится, это будет величайшим открытием и решит вопрос о будущем Вселенной. Но если нашей Вселенной грозит тепловая смерть, то нельзя ли добраться, вроде перелета с планеты на планету, до другой Вселенной? Вообще, существуют ли другие Вселенные и не случалось ли других Больших взрывов? Из общей теории относительности следует возможность существования пространственно-временных тоннелей и перехода в другие Вселенные. Но эти возможности закрыты для материи в обычном понимании, и никакой гений изобретательства здесь не поможет. Эйнштейн верил и не верил... Все современные теории о происхождении Вселенной в основе имеют общую теорию относительности Эйнштейна. Был ли самый знаменитый ученый всех времен и народов верующим человеком? Однажды, рассуждая о том, что законы, по которым живет Вселенная, в принципе непредсказуемы и носят случайный характер, Эйнштейн удивленно воскликнул: "Неужели Бог играет в кости?" Но кого он имел в виду? В 1921 году Эйнштейн получил телеграмму от нью-йоркского раввина Герберта Гольдштейна: "Верите ли вы в Бога тчк оплаченный ответ 50 слов". Эйнштейн уложился в 24 слова: "Я верю в Бога Спинозы, который проявляет себя в закономерной гармонии бытия, но вовсе не в Бога, который хлопочет о судьбах и делах людей". Проще говоря, Богом для Эйнштейна была природа. Четыре вечные загадки Всемирно знаменитый физик Стивен Хокинг, который занимает в Кембридже ту же кафедру, что занимал Ньютон, сформулировал 4 принципиальных вопроса, на которые современная космология не знает ответа. 1. Почему ранняя Вселенная была такой горячей? 2. Почему Вселенная однородна и одинакова в больших масштабах, если информация между частями Вселенной не передается? 3. Почему Вселенная начала расширяться с критической скоростью, только благодаря которой не произошло ее повторное сжатие, и почему она до сих пор продолжает расширяться примерно с той же скоростью? 4. Что было причиной флуктуаций в плотности вещества, которые привели к образованию звезд и галактик? Как Бог запустил Вселенную Как возникла Вселенная. Схема Проблема возникновения Вселенной занимала людей еще до появления современной науки. В основе интереса - желание дойти до первопричины всего сущего. И вывести из этой первопричины все наблюдаемые нами следствия. В Библии, кстати, указана даже точная дата сотворения мира - 5 тысяч лет до нашей эры. Историческое обоснование этой даты может быть в том, что она примерно соответствует последнему ледниковому периоду - 10 тысяч лет до нашей эры. В V веке н.э. автор "Христианской науки" Блаженный Августин указывал, что до возникновения Вселенной понятие времени лишено смысла, что удивительным образом совпадает с представлениями современной науки. Августин писал, что Бог создал и Вселенную, и время, поэтому до рождения Вселенной времени не было. Иммануил Кант в "Критике чистого разума" составил перечень антимоний, главной из которых было противоречие между началом Вселенной и бесконечным периодом времени, который должен предшествовать этому началу. Почему тогда Вселенная возникла в какой-то определенный момент времени? Проще подходили к проблеме древние греки: великие мудрецы Платон и Аристотель считали, что мир неизменен и существует вечно, но лишь иногда в нем случаются катастрофы, которые отбрасывают человечество назад. Надо сказать сразу, что наука уже сто лет категорически отрицает возможность существования стационарной и неподвижной Вселенной просто по той причине, что она была бы нестабильной. Это вроде велосипеда, который не может стоять на месте. Одним из создателей теории Большого взрыва был бельгийский священник Жорж Леметр, впоследствии президент Папской академии наук. Отец Леметр сформулировал свою теорию после посещения в конце 1920-х годов лаборатории Маунт-Вилсон в Калифорнии, где астроном Эдвин Хаббл (его именем назван современный телескоп) обнаружил, что галактики стремительно, как осколки гранаты, удаляются друг от друга. То есть раньше галактики были стянуты в одно место, а потом Вселенная по непонятной причине стала расширяться. "Становление мира, - писал Леметр, - можно сравнить с отгорающим залпом фейерверка. Мы стоим на остывшей лаве и смотрим, как медленно гаснут солнца". Но кто вынул пробку и выпустил галактического джинна из бутылки? Масштаб Вселенной. Схема Сегодня космология, наука о происхождении и развитии Вселенной, является едва ли не единственной областью, где возможно сотрудничество науки и религии. Можно бы обидеться за Бога, что ему находится место только в космологии, но именно она является верховной в Храме науки. "Признание Большого взрыва облагородило облик Бога!" - иронически заметил папа Иоанн Павел II. Позиция Церкви сейчас состоит в том, что эволюцию Вселенной (и эволюцию живой природы) после Большого взрыва изучать можно, но в сам Большой взрыв вторгаться не следует, потому что это акт Сотворения. То есть картина ясна, а причина по-прежнему непонятна. Наука кивает: для начала Вселенной нет никакой физической необходимости, и Сотворение может быть отнесено к любому моменту. Однако из всех теорий следует, что если Бог и запустил Вселенную, то предвидеть в деталях, как она будет развиваться, он не мог. Или, тоже вариант, не хотел предвидеть. Рождение Вселенной из пустоты и ее движение в пустоту приводит ученых к парадоксальной формулировке: Бог есть Ничто. Теория катастроф управляет миром Директор Института космических исследований, член-корреспондент РАН Лев Зеленый Теория катастроф едина и для процессов во Вселенной, и для обвала финансовых рынков. Социальные конфликты, эскалация всякого рода напряжений имеют характер неустойчивых процессов с обратной связью, в результате чего происходит качественный скачок, который можно назвать в одном случае взрывом, в другом - революцией или бунтом. А разве не вызывают печальных земных ассоциаций волны-убийцы, которые возникают из-за случайных турбулентных причин в космическом пространстве и наносят электромагнитные удары по земным спутникам в 20-30 раз сильнее среднего космического шума? Помню, в давние годы мы забавы ради написали работу "Фрактальная теория распада Римской империи", где с помощью моделей, разработанных для изучения космических объектов, исследовали исторические процессы. Получилось, что Римская империя должна распасться на 15 частей, как и вышло по истории. Думаю, фрактальные теории, было бы желание, можно применить к распаду Югославии и СССР. Космическое пространство и звезды состоят из плазмы, это четвертое состояние вещества. Но по хронологии Вселенной это самое первое состояние вещества. 150 тысяч лет после рождения Вселенной в ней были только свет и плазма. Иногда мне кажется, что плазма живая. Вроде мыслящего океана в "Солярисе". У человека есть всего пять органов чувств. А в плазме десятки способов передать возмущение из одной точки в другую, каждую секунду проходят миллионы информационных сообщений. Плазма мобильнее живого существа, ее трудно удержать, она выскакивает из любой магнитной ловушки. На Земле мы видим плазму уже в умирающем состоянии во время полярных сияний. Лучше бы Маркс занялся астрономией Директор Астрономического института имени Штернберга, член-корреспондент РАН Анатолий Черепащук Самое сильное чувство, которое приходит, когда занимаешься астрономией, - ощущение бренности земной жизни. Земля - ничтожнейшая песчинка во Вселенной - меньше атома в наших масштабах. И отсюда идет понимание того, что надо снисходительно относиться к тем суетным заботам, которые захватывают наше земное воображение. Жизнь на Земле безмерно хрупкая, и надо наслаждаться ею, любить ее, получать удовольствие от каждого прожитого дня. Таким образом, занятия астрономией делают человека добрее и терпимее. Астроном чем-то похож на жителя Соломоновых островов, который понимает, что каждый день может прийти цунами и разрушить всю налаженную жизнь. На Соломоновых островах, думаю, люди похожи на астрономов. Но астрономия делает человека еще и мудрее. Процессы рождения, жизни и умирания звезд и галактик протекают в нелинейном режиме. По начальным условиям нельзя предвидеть, как будет проходить развитие звездных скоплений. На переходном этапе ничтожный штрих может развернуть звездную историю в непредсказуемую сторону. Но точно так же в социальных процессах нет определенности - сломанная подкова или чай у королевы способны развернуть историю. Политические и экономические процессы развиваются в нелинейном режиме, происходит накопление тонких эффектов - и в определенный момент совершается качественный сдвиг в неизвестном заранее направлении. Если бы Маркс был астрономом, он понимал бы, что бессмысленно прогнозировать длительные процессы, не зная всех тонких эффектов, которые появятся в будущем. В астрономии это детское упрощение, Маркса подняли бы на смех.

Темы дня:  • Нужна ли современному обществу наука?  • Как отразить нападение энергетического вампира. Психологическая защита по-английски  • Ученые открыли неожиданное свойство галлия  • Физики "нащупали" пятое состояние материи  • Математики добрались до 248-го измерения  • В Британии 1/4 населения страдает неврозами из-за внешности  • Солнце оказалось намного холоднее, чем принято было считать Академику Борису Чертоку исполнилось 95 лет. Каждый день к 8 утра он приходит на работу в родную Ракетно-космическую корпорацию "Энергия" имени Королева. Или на лекции в МГТУ имени Баумана. Патриарх космонавтики - последний из замов Королева. Последний, кто был с Главным на ты. На Байконуре он жил в одном домике с Королевым, сейчас живет на улице Академика Королева. В его подъезде когда-то проживало шесть Героев Социалистического Труда, сейчас остался он один. Борис Черток участвовал в создании первой ядерной ракеты, первой в мире межконтинентальной баллистической ракеты, первого искусственного спутника Земли, первой в мире межпланетной автоматической станции и первого пилотируемого корабля. Сегодня академик Борис ЧЕРТОК размышляет о перспективах космонавтики в беседе с обозревателем Сергеем ЛЕСКОВЫМ. вопрос: Борис Евсеевич, несмотря на солидный возраст, вы остаетесь заядлым автомобилистом, и вас, кажется, можно поздравить с новой машиной? ответ: Недавно пересел с "Волги" на "Тойоту", которую купил на гонорары от воспоминаний. Сыновья и внуки считали, что трудность управления "Волгой" - гарантия моей безопасности. Но надо осваивать современную технику. Теперь внуки идут на новую хитрость - не меняют сезонную резину, чтобы я меньше зимой ездил. По снегу вызываю служебную машину, хотя пользоваться ямщиком не по мне. За рулем чувствуешь себя совершенно свободным. в: В России заканчивается формирование спутниковой навигационной системы "ГЛОНАСС", которую недавно показывали президенту Путину. Вы, как автомобилист, рассчитываете вкусить ее плоды? о: "ГЛОНАСС" для российской космонавтики - важнейшая задача. Навигационную систему надо внедрить в транспорт, в структуры безопасности, в личную жизнь. Сам в удобстве убедился, когда на московских улицах маршрут мне задавали американские спутники. Точно к дому вывели, при этом спрашивали: какая улица Королева мне нужна - в Подлипках или в Останкине? в: В пилотируемой космонавтике, которой вы отдали несколько десятилетий, длительный застой. Это касается и России, и США. Новых кораблей и ракет нет, международная станция не оправдывает надежд и не отличается принципиально от потопленного "Мира". Разговоры про Луну и Марс кажутся утопией и направлены больше на решение политических задач. о: Космонавты, работавшие на "Мире" и на МКС, говорят, что основное время уходит на обслуживание самих станций. Но эти комплексы при огромных расходах были созданы для крупных исследований, до которых дело не доходит. Для науки несравненно важнее американский беспилотный телескоп "Хаббл", который изредка обслуживается вахтенными экипажами. "Хаббл" за 15 лет дал астрономии больше данных, чем она накопила за все предыдущие столетия. Но в нашей стране такие аппараты не создаются и такие задачи забыты. Для руководства РАН космонавтика стала второстепенной, а ведь прежде и очень долго за отрасль держал ответ лично президент академии. Что касается Луны и Марса, то сейчас часто раздаются призывы к их покорению, как в 1920-х годах, когда Цандер бросил знаменитый лозунг: "Вперед, на Марс!". Но нельзя лететь к другим планетам на подручных средствах, как форсировали Днепр с гигантскими потерями. К сожалению, и в нашей стране, и в Америке были допущены стратегические ошибки, когда отказались от тяжелых ракет. Мы - от лучшей в мире ракеты "Энергия", стартовавшей с первой попытки, США - от "Сатурна-5", который безотказно доставлял астронавтов к Луне. Горбачеву предлагали коммерчески перспективные задачи для "Энергии", которые позволяли нам остаться лидером в космонавтике, но ему было неинтересно. Потом премьер Касьянов по настоянию американцев принял решение затопить "Мир", хотя станция могла летать еще 5 лет. Я убежден: Луна является необходимой ступенью в развитии космонавтики. Но на Луне надо строить постоянную базу - ознакомительные визиты по следам США толку уже не принесут. Еще президент Академии наук Мстислав Келдыш после "Аполлона" сказал: "Теперь нам посадка неинтересна. Надо строить на Луне базу". И мы проектировали такую базу. В КБ Владимира Бармина был построен большой лунный макет, который называли "Барминград". Но настали другие времена, пришли другие интересы. Луна - непотопляемый космический авианосец. С Луны можно наблюдать за Землей, проводить научные исследования, решать оборонные задачи. Но для успешного продвижения к Луне и далее к Марсу необходимы тяжелые ракеты. Восстановить "Энергию" уже невозможно, но надо ускорить работы по проекту "Ангара", который разрабатывается уже 12 лет, но в тяжелом варианте будет готов еще через 10 лет. Когда мы делали "Энергию", все предприятия отрасли слаженно работали на одну цель. Теперь единой кооперации нет, и нет в космонавтике сильного лидера. в: Вы последний из тех, кто был с Королевым на ты. Удалось бы нашей стране первой выйти в космос, добиться многих успехов, если бы не Главный конструктор? Ведь на Колыме жизнь Королева висела на волоске... о: Поверьте, если бы не Королев, первым Гагариным стал бы американец. И, если уж мы говорим про Луну, успехи СССР подтолкнули США к экспедиции на Луну. Без Королева, уверен, мы не оказались бы первыми, проиграли бы экономически сильной Америке. У Сергея Павловича были невероятные организаторские способности. Он создал целое семейство боевых ракет вплоть до первой в мире межконтинентальной ракеты и первой баллистической ракеты для подводной лодки, но все это было для него лишь средством. Главная цель - человек в космосе. И обязательно - везде быть первым. в: Если бы не трагическая и очень ранняя смерть Королева, мог ли СССР выиграть у США лунную гонку? о: Это было невозможно. Еще до Келдыша Королеву стало ясно, что мы проигрываем США. Он выругался: "Черт с ними, пусть высаживаются, но мы облетим Луну первыми!" Королев, поскольку тяжелой ракеты у нас не было, выдумывал невероятные схемы, предлагал связку из нескольких средних ракет. Уже космонавтов для полета во главе с Леоновым отобрали и подготовили, корабль спроектировали... В лунной программе главным козырем стал не конструкторский талант, как при первых шагах, а экономические возможности государства. У СССР слишком много ресурсов ушло на создание ракетно-ядерного щита. У США ресурсов хватало на другие программы, а мы выдохлись. Королев в последние годы понимал обреченность лунной гонки. Сердился, кричал, как обычно, а потом шепотом умолял: "Я прошу тебя, прошу, попробуй еще снизить вес". в: Но если не получилось во времена СССР, то реальна ли сейчас для России экспедиция на Луну? И далее - на Марс? Реально ли возрождение отечественной космонавтики даже при том, что отрасль финансируют год от года все лучше? о: Ракетно-космическая отрасль является достоянием России. Политический престиж космоса сознавался в период "холодной войны", но он и сейчас меньше не стал. Несмотря на долгий период общего кризиса, наша отрасль, которая получила великое наследие, сумела сохраниться. Авиация, машиностроение, электроника, тяжелая промышленность развалились, но космическая отрасль сохраняет ведущие в мире позиции. Однако для возрождения необходимо придать отрасли новый импульс. Если бы я был президентом, стукнул бы министров лбами, потребовал создать мощный холдинг для решения крупных государственных задач в космонавтике. Но пока все выживают поодиночке. Только вот свободный рынок в наших делах не работает - во всем мире космонавтика является государственным делом. Самой большой бедой остается отсутствие национальной стратегии развития российской космонавтики. Если такая доктрина не будет выработана и если ее не поддержит высшее политическое руководство, о возрождении и говорить не стоит.

Экзотические частицы отыщут в космических лучах

Космические лучи, которые постоянно бомбардируют нашу планету - это своего рода "ускорители для бедных". Частицы сверхвысоких энергий, сталкивающиеся с атомами атмосферы, порождают так называемые широкие атмосферные ливни (ШАЛ) - целые каскады рождающихся и распадающихся элементарных частиц, которые в конце концов достигают самого дна воздушного океана и там могут быть зарегистрированы различными детекторами, что позволяет восстановить информацию о первородных "монстрах" (тот же, в сущности, принцип, что и в ускорителях, обвешанных датчиками, регистрирующими продукты распада сталкивающихся частиц). Таким образом невидимые тысячи частиц ежесекундно пронзают каждый квадратный метр отведенного нам пространства. Разумеется, космические лучи чрезвычайно высоких энергий - сравнительно редкие у нас гости, однако именно их взаимодействия с атмосферой открывают пусть и небольшую, но чрезвычайно важную "форточку" в физику ультравысоких энергий, то есть ту область, что еще очень и очень нескоро станет доступна даже самым продвинутым рукотворным ускорителям частиц.

Как правило, под космическими лучами подразумевают заряженные частицы (в основном, протоны, а также электроны, позитроны и ядра), хотя иногда к ним причисляют и фотоны высоких и сверхвысоких энергий. Взаимодействие с атмосферой высокоэнергетичного протона может в принципе привести к созданию какой-либо экзотичной массивной частицы, которой он передаст свою энергию (энергия обратится в массу в полном соответствии с формулой Эйнштейна). Эта частица окажется в составе общего ливня, составленного из тысяч других частиц. Однако если этот экзот проживет без дальнейших распадов достаточно долго, то он в принципе может быть зарегистрирован нейтринным телескопом (то есть провзаимодействовать с веществом сцинтиллятора в установке, предназначенной для ловли нейтрино) или каким-то подобным детектором. Три физика из Испании и Италии - Хосе Игнасио Ильяна (José Ignacio Illana), Мануэль Масип (Manuel Masip) и Давиде Мелони (Davide Meloni) - поставили перед собой цель оценить вероятность регистрации существующими и строящимися установками двух типов экзотических массивных частиц, которые пока еще не обнаружены "в натуре", а лишь предсказаны теоретически: глюино (gluino) - тяжелого суперсимметричного партнера глюона (возникающего в теории суперсимметрии - SUSY) - и "слабо взаимодействующих массивных частиц" (WIMPs - weakly interacting massive particle), которые ныне считаются основным кандидатом в темное вещество (то есть невидимую материю, заполняющую Вселенную наряду с обычным веществом - барионной материей).

Вывод, который был сделан в результате этой работы, нельзя назвать сенсационным, однако он дарит нам новые надежды: "WIMPs вряд ли можно будет обнаружить среди космических лучей, однако возможность изучить "новую физику" и глюино все-таки остается", - говорит физик-теоретик Хосе Игнасио Ильяна из Гранадского университета (Universidad de Granada), который вел эти исследования (публикация в журнале Physical Review D. 5 марта 2007 года).

Ильяна и его коллеги пришли к этому заключению, обратившись к статистическим данным по космическим лучам. Когда отдельная частица из состава галактических лучей сталкивается с ядром атмосферного атома (взаимодействует с каким-либо из его нуклонов), рождаются несколько вторичных частиц. В число этих вторичных частиц входят адроны - частицы, составленные из кварков (например протоны, нейтроны, пионы, и каоны). Если начальная энергия первичной частицы достаточно велика, то многие вторичные адроны оказываются достаточно высокоэнергетичными для того, чтобы в свою очередь в ходе взаимодействия с другими атмосферными ядрами произвести на свет экзотическую массивную частицу.

Сначала оценивался суммарный поток адронов - то есть космических лучей, содержащих как "первичные", так и вторичные адроны. Он определяется как общее число адронов, проходящих через квадратный километр атмосферы за один год на заданной высоте. Поток адронов с энергиями 10⁴ ГэВ (10 тысяч миллиардов электрон-вольт) составляет приблизительно триллион частиц на квадратный километр ежегодно (большая часть из них поглощается атмосферой). С другой стороны, адронов с энергиями порядка 10¹¹ ГэВ попадается меньше одного на квадратный километр в год. Эти высокоэнергетические космические лучи порождают взаимодействия, которые энергетически в 30 раз более эффективны, чем на самом большом в мире ускорителе частиц - Большом адронном коллайдере (Large Hadron Collider - LHC), который достраивают в ЦЕРНе (CERN) в Швейцарии.

Затем группа произвела оценку частоты столкновений между космическими лучами и ядрами атомов атмосферы, которые способны производить глюино (фактически, пары глюино, поскольку глюино не могут существовать в полностью автономном варианте). Пара глюино, согласно вычислениям испанских физиков, может порождаться самое большее однажды на квадратный километр в год, и то только в том случае, если его масса не существенно превосходит ныне существующий экспериментальный предел для глюино. И еще одно требование: реальный шанс на обнаружение глюино появляется только в том случае, если они окажутся достаточно долгоживущими, а иначе затеряются среди других частиц в общем каскаде.

Согласно оптимистичным прогнозам (если выполняются все эти требования), искомые экзотичные частицы могут быть обнаружены сразу в двух известных экспериментах. Для этого подходит, во-первых, "ледяной куб" IceCube Neutrino Detector - гигантский нейтринный телескоп, сооружаемый на Южном полюсе в Антарктиде и предназначенный для обнаружения высокоэнергетичных нейтрино. Он состоит из тысяч сферических оптических датчиков, замурованных в полярном льду, что покрывает область величиной в квадратный километр. Согласно теоретическим выкладкам, IceCube в состоянии зарегистрировать одну пару глюино в год.

Вторая возможность - искать такие события среди данных Обсерватории имени Пьера Оже (Pierre Auger Observatory, французский физик Пьер Оже считается первооткрывателем ШАЛ (1938), их иногда называют также ливнями Оже). Это еще один крупный и амбициозный объект, строительство которого близится к завершению. "Обсерватория" представляет собой сеть из 1600 огромных резервуаров, установленных на плоскогорье западной Аргентины (провинция Мендоса), заполненных водой (с атомами такого простейшего жидкого сцинтиллятора и будут взаимодействовать частицы) и снабженных фотоумножителями. Каждый такой бак отделен от соседних резервуаров на полтора километра. Резервуары обнаруживают частицы, отслеживая их взаимодействия с водой. Согласно оценкам Ильяны и его группы, в случае Обсерватории имени Пьера Оже следует ожидать гораздо большего количества нужных событий, чем у IceCube - около 20 глюино ежегодно.

К сожалению, когда исследователи повторили все свои вычисления для стабильных "вимпсов", то выяснилось, что зарегистрировать WIMPs даже с весьма умеренной массой будет чрезвычайно трудно. Ведь в отличие от глюино, участвующих в сильных взаимодействиях, вероятность обнаружения предсказанного количества нейтральных неуловимых WIMPs близка к нулю.

Источники:
Searching for Exotic Particles from Cosmic-Ray Collisions - PhysOrg.com
New physics from ultrahigh energy cosmic rays - arXiv.org - hep-ph

Ссылки:
Суперсила. Поиски единой теории природы - П.Девис
Крупнейшая в мире обсерватория начала регистрировать космические лучи

Справка

Космические лучи и излом в спектре первичного космического излучения

Космические лучи - это поток заряженных субатомных частиц и атомных ядер высоких энергий (в основном это протоны (90%) и альфа-частицы - ядра гелия (7%)), пронизывающий весь космос. Ударные волны, возникающие в процессах взрывов сверхновых, считаются основным источником этих частиц. В межзвездном магнитном поле с сильно запутанными силовыми линиями движение космических лучей имеет сложный характер, напоминающий диффузию молекул в газе. В результате время утечки космических лучей из Галактики оказывается в тысячи раз большим. чем при прямолинейном движении. Ученые, измеряющие энергию космических лучей, давно обратили внимание на избыток таких лучей в определенном энергетическом диапазоне (речь идет о характерном изломе или "колене" в спектре первичного (т.е. пришедшего непосредственно из космоса в отличие от вторичных КЛ, возникающих за счет столкновений с ядрами атомов земной атмосферы) космического излучения при энергии около 3x10¹⁵ эВ, обнаруженном в середине прошлого века советскими физиками). Некоторые исследователи предположили, что этот излишек мог бы давать единственный остаток сверхновой приблизительно в 1000 световых лет от нас, взрыв которой произошел около 100 тысяч лет назад (другое объяснение: частицы с более высокой энергией, число которых очень мало, слабо отклоняются галактическим магнитным полем и покидают Галактику сравнительно быстро - "Физика космоса", М., 1986).

Земному щиту свыше трех миллиардов лет

3,2 миллиарда лет назад, то есть на заре геологической истории, напряженность магнитного поля Земли была уже достаточно велика и составляла по крайней мере половину от нынешнего уровня. Об этом свидетельствуют новые исследования, проведенные американскими геофизиками из Рочестерского университета (University of Rochester). Соответствующая публикация появилась в научном журнале Nature (Palaeomagnetism: A more ancient shield DOI: 10.1038/nature05667).

Полученные данные противоречат предыдущим работам такого рода и показывают, что в те давние времена наша Земля была прекрасно защищена от потоков солнечного ветра и космических лучей, которые могут разрушить атмосферу планеты и открыть ее поверхность радиации, смертельной для всего живого (это мы теперь можем наблюдать на примере Марса, его геофизики рассматривают в качестве примера планеты, которой повезло гораздо меньше нашей Земли - вероятно, он потерял свою магнитосферу очень и очень давно, что позволило солнечной радиации медленно, но верно лишить его атмосферы).

"Напряженность древнего земного магнитного поля была сопоставима с его современными показателями, - считает профессор Джон Тардано (John Tarduno) с кафедры наук о Земле и экологии (Department of Earth and Environmental Sciences) Рочестерского университета (в штате Нью-Йорк). - Эти значения заставляют нас предположить, что магнитное поле уже тогда было удивительно мощным и устойчивым. Ну а это в свою очередь означает, что Земля уже 3,2 миллиарда лет назад обладала твердым железным внутренним ядром. Такой срок считается предельным с точки зрения общепризнанных теоретических моделей, описывающих формирование земных структур".

Согласно теории гидромагнитного динамо (по сути, только она одна удовлетворяет всем известным экспериментальным данным), земное магнитное поле порождается конвекцией жидкого электропроводящего металлического ядра, однако ученых всегда интересовали ответы на вопросы, когда сформировалось твердое внутреннее ядро (таящееся в сердцевине жидкого) и какие процессы привели в действие всю ту исполинскую "динамо-машину", что исправно снабжает энергией спасительное магнитное поле. Не менее интересно было бы узнать, в какой именно момент завершилось формирование поля, заключившего в незримую оболочку абсолютно всю планету.

Палеомагнитные данные можно получить только путем исследования каких-то древнейших горных пород. Это сопряжено со множеством специфических трудностей, и поэтому до работ Тардано достоверных сведений на этот счет по сути не было, считалось, что в те давние годы магнитное поле Земли могло уступать нынешнему раз в десять. Предыдущие исследования группы Тардано (в которую, кстати говоря, входили и выходцы из России) уже показали, что еще 2,5 миллиарда лет назад магнитное поле нашей планеты не уступало современному, однако для того, чтобы расширить наши знания еще на 700 миллионов лет, пришлось решить целый ряд сложных проблем.

Традиционный подход к измерениям древнего геомагнитного поля, развитый еще четыре десятилетия назад, заключается в том, что небольшие фрагменты вулканической породы подвергаются нагреву и охлаждению в специальной камере, экранированной от воздействия внешнего магнитного поля. Известно, что поле, заключенное внутри породы, несет в себе отпечаток того момента, когда вышедший на поверхность лавовый поток начинает охлаждаться и образует слабо намагниченные кристаллические частицы. Вот эту-то остаточную намагниченность и нужно уловить, сравнив ее с показаниями эталонных образцов. Сложность в том, что за миллиарды лет минералы подвергаются различным воздействиям со стороны окружающей среды, искажающей и загрязняющей этот первоначальный след (влияние, например, оказывают перепады температур и химические взаимодействия), результаты измерений становятся чрезвычайно ненадежными.

Группа Тардано извлекала частицы полевого шпата и кварца из 3,2-миллиарднолетних гранитных пластов в архейском кратоне (стабильном участке континентальной коры) Каапваал (Kaapvaal), расположенном в Южной Африке (окрестности древнего вулкана с застывшими лавовыми потоками известны своими алмазными копями). Хитрость заключалась в том, что извлекались не просто отдельные неповрежденные кристаллы, а исследовались содержащиеся в них пылинки магнитного железняка нанометровых размеров. Именно в них закодирована та информация о магнитном поле, что не сохраняется в других фрагментах - ведь ее от внешних сил защищает "броня" силиката. В крошечных намагниченных частицах содержится самый точный отпечаток магнитного поля Земли архейской эры.

Вернувшись в лабораторию, исследователи нагревали кристаллические образцы лазерами, и специальный сверхчувствительный датчик - СКВИД (SQUID superconducting quantum interference device - сверхпроводящий квантовый интерференционный датчик, принцип действия которого основан на эффекте Джозефсона; из-за своей исключительной чувствительности к самым слабым магнитным полям СКВИД получил распространение при конструировании микросхем) - был в состоянии обнаружить их крошечные магнитные поля. Исходя из этих данных и зная возраст минералов, группа смогла вычислить некоторые параметры (в числе которых сила и направленность силовых линий земного магнитного поля в то время, когда эти горные породы формировались).

Удивительным оказалось то, что полученное значение многократно превысило ожидаемый результат. "Согласно собранным нами данным, величина напряженности древнейшего магнитного поля составляла по крайней мере 50 процентов от современного значения (40-60 микротесл), - говорит Тардано. - Это означает, что уже 3,2 миллиарда лет назад существовала магнитосфера, защищающая Землю" (нужно отметить, что напряженность геомагнитного поля от экватора к полюсам несколько возрастает, и для наших широт характерно несколько большее значение).

У Марса и Луны 4 миллиарда лет назад имелась своя магнитосфера, но позже они ее лишились. С Луной это произошло между 3,9 и 3,1 миллиарда лет назад (об этом говорят образцы грунта, доставленные с нашего естественного спутника на Землю).

Теперь Тардано и его сотрудники намерены продвинуться еще дальше и изучить горные породы, которым 3,5 миллиарда лет, чтобы застать момент формирования внутреннего ядра Земли и прояснить какие-нибудь подробности тех давних процессов, которые, несомненно, имели какое-то важное влияние на образование атмосферы и развитие жизни на нашей планете (радиация, например, могла вызывать генетические мутации, двигавшие эволюцию).

Источники:
3.2 Billion-year-old Surprise: Earth Had Strong Magnetic Field - Science Daily (University of Rochester)
Earth's magnetic field grew strong at a young age - New Scientist
Earth's Protective Magnetic Field Older Than Thought - LiveScience
Earth's magnetic field 3.2 bln-years-ago as strong as today - ANI
New Earth magnetic field study completed - United Press International
After 3.2 Billion Years, Earth Still Has Strong Magnetic Field - GameSHOUT.com

Ссылки:
Геологические эры
Geophysicist Wins Guggenheim Award for Magnetic Field Research

Справка

Джозефсоновские контакты и квантовые компьютеры

Эффект Джозефсона обнаруживается при изучении вольт-амперной характеристики джозефсоновских контактов. При пропускании через джозефсоновские контакты достаточно слабого тока напряжение на контакте отсутствует, то есть ток является чисто сверхпроводящим (джозефсоновский ток). Его существование связано с неполным разрушением куперовских пар электронов при их прохождении через очень тонкую несверхпроводящую прослойку. Такой режим называется стационарным эффектом Джозефсона, он обнаружен экспериментально в 1963 году. При увеличении тока через контакт на контакте возникает напряжение (это называется уже нестационарным эффектом Джозефсона). Свойство джозефсоновских контактов переключаться с нулевого на конечное напряжение при превышении током критического значения в совокупности с малой емкостью позволяет использовать их в качестве быстродействующих логических элементов компьютера.

Один или несколько джозефсоновских контактов, включенных в обычную электрическую цепь, могут обеспечивать автоматический переход от аналогового способа представления информации к дискретному. Так как электроны в сверхпроводнике ведут себя "скоррелированно" (образуют так называемые куперовские пары, обладающие свойствами бозонов), ток и созданный им магнитный поток квантуются: в кольце из двух джозефсоновских контактов, включенных параллельно, может укладываться только целое число длин электронных волн, а внутри такого кольца может существовать не любой магнитный поток, а только кратный целому числу квантов магнитного потока.

Элементы быстрой одноквантовой логики, в которых единицей информации служит квант магнитного потока, позволяют обрабатывать сигналы с частотами выше 100 ГГц при крайне низком уровне диссипации энергии. Особенно ценно то, что такая структура является одновременно и логическим элементом, и ячейкой памяти. Трехмерные структуры, состоящие из сложенных в стопу джозефсоновских электронных схем, видятся сейчас как единственная альтернатива планарным полупроводниковым микросхемам.

Наноструктурированная джозефсоновская электроника как нельзя лучше подходит в качестве физической среды для конструирования квантовых компьютеров. На основе двумерных сеток джозефсоновских контактов может быть также создан новый тип компьютерной памяти, строящийся не на базе традиционной логики, а использующий ассоциативную, распределенную по всей структуре память, подобно нейронным сетям живых организмов. Такая система будет способна распознавать образы, принимать оперативные решения в многофакторных ситуациях (например, в экономике, оборонных задачах, космических исследованиях) в реальном времени без механического перебора всех возможных вариантов.

В физических лабораториях уже разработано множество джозефсоновских элементов и устройств для применения в качестве не только логических элементов и ячеек памяти, устройств квантового кодирования и передачи данных, но и генераторов и приемников миллиметровых и субмиллиметровых излучений, а также высокочувствительных датчиков магнитного поля, электрического заряда, напряжения, тока, теплового потока и т.д. Подобные датчики при регистрации малых сигналов имеют чувствительность вблизи фундаментального квантового предела, т.е. в тысячи, десятки тысяч раз выше, чем у традиционных полупроводниковых устройств. Это позволяет использовать их в бесконтактной медицинской диагностике (магнитокардиографы, магнитоэнцефалографы).

Источники:
"Физическая энциклопедия", М., 1988
Нанотехнологическая революция стартовала! - Юрий Головин

5 апреля 2007 г.

Физик Сюксю Расанен из Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN) заявил, что расширение нашей Вселенной происходит вовсе не из-за таинственной "тёмной энергии", а благодаря тому, что материя концентрируется в сравнительно небольших регионах космического пространства под действием гравитации, сообщает New Scientist.

В 1998 году астрономы обнаружили, что скорость расширения Вселенной постоянно увеличивается. Небольшим областям пространства, при этом, внимания не уделялось, так как они считались слишком маленькими, чтобы повлиять на этот процесс. В любом уголке Вселенной сила притяжения между разрозненными частями материи замедляет её расширение. Как это ни странно, несмотря на то, что в каждом отдельном регионе скорость расширения замедляется, общая скорость расширения Вселенной увеличивается. Дело в том, как считает Расанен, что со временем более плотные регионы притягивают к себе ещё больше материи. Именно этот процесс привёл к формированию галактик и их скоплений, а также способствовал увеличению пустот между ними.

Таким образом, в плотных регионах процесс расширения всё более замедляется, но в общем масштабе их влияние на происходящее постоянно уменьшается, в то время как в пустоте скорость расширения Вселенной постоянно увеличивается. Расанен полагает, что именно это, а не тёмная энергия, даёт разумное объяснение всему процессу.

Однако физик Няеш Афшорди из Смитсоновского астрофизического центра при Гарварде называет данную теорию достаточно интересной, но, скорее всего, неправильной. Его слова подкреплены данными о том, что во вселенских масштабах скорость расширения плотных и разряженных регионов разнится на 0,001%. Расанен, в свою очередь, говорит, что на трёхмерных картах галактик можно увидеть минимально необходимую разницу в 20%.

Сюксю Расанен признаёт, что разработал лишь упрощённую теоретическую модель. По его мнению, пока нет точных сведений, астрономам не стоит говорить о непонятной "тёмной энергии", как об основном факторе, отвечающем за расширение Вселенной. Он также отмечает, что если разница в плотности региона действительно сильно влияет на этот процесс, то дальнейшие наблюдения могут показать разную скорость расширения в разных направлениях.

Текст: Михаил Карпов

Источник: КомпьюЛента

4 апреля 2007 г.

Анализ данных о южном полярном регионе Марса, собранных космическим аппаратом Mars Express при помощи радара MARSIS, позволил объяснить структуру слоёв осадочных пород в этом регионе. Впервые была составлена топографическая карта подповерхностных слоёв Марса. При этом было выявлено наличие большого количества воды.

 

Низкочастотный радар MARSIS был создан для исследований подповерхностных пород Марса. С его помощью можно "проникать" на глубину 3,7 километра, обнаруживая при этом границы между слоями осадочных пород и настилом впадин.

Данные с радара MARSIS о регионе южного полюса Марса показали также, что на его территории находятся большие запасы воды. При этом глубина и распределение ледяных отложений сильно разнится. Кроме того, были выявлены проседания диаметром от 50 до 200 километров и глубиной около 1 километра в сравнении со средним уровнем подповерхностных отложений.

MARSIS также позволил измерить общий объём льда на территории южного полярного региона Красной планеты. Он составил 1,6 миллиона кубических километров. По расчётам учёных, если ледяной покров растает и вода растечётся по всей поверхности Марса, то планета будет покрыта 11 метровым слоем воды, сообщает Eurekalert.

Текст: Николай Карташев
Источник: КомпьюЛента

3 апреля 2007 г.

Результаты исследования, проведённого недавно с использованием космического телескопа "Спитцер", показали, что двойные системы звёзд, вокруг которых обращаются планеты, довольно-таки широко распространены во Вселенной. Ранее подобное считалось аномалией.

 

В ходе своей работы учёные из Университета штата Аризона в Тусоне под руководством Дэвида Триллинга обследовали 69 двойных систем на расстоянии от 50 до 200 световых лет от Земли. Для исследования были выбраны звёзды, сформировавшиеся позднее нашего Солнца, и обладающие массами, превышающим солнечную. В результате выяснилось, что 40% таких систем окружены остаточными газопылевыми дисками, указывающими на возможность наличия около этих звёзд сформировавшихся планет.

По словам Дипака Рагавана из Университета штата Джорджия, не участвовавшего в работе учёных из Аризоны, новое исследование очень интересно, так как является первым, показывающим наличие процесса формирования планет в двойных звёздных системах. За прошедший год исследовательская группа под руководством Рагавана объявила о том, что многие звёздные системы, в которых были обнаружены планеты, состоят из двух или даже трёх светил.

Стоит отметить, что команда Триллинга обнаружила протопланетные диски вокруг звёзд в двойных системах, где светила располагаются на расстоянии всего лишь 500 астрономических единиц друг от друга и меньше. Прежде планеты обнаруживались только в "широких" двойных системах, где звёзды обращаются на расстоянии около 1000 астрономических единиц друг от друга.

Ранее астрономы предполагали, что планеты в двойных системах формироваться не могут вообще, поскольку гравитационное поле одной из звёзд должно было бы препятствовать возникновению на орбите другой сгустков вещества, из которых планеты, собственно, и образуются. Однако фактические наблюдения это мнение опровергли.

Теперь же, по словам Триллинга, после сделанных им с коллегами открытий, сцена из кинофильма "Звёздные войны" с заходом двух солнц на Татуине, родной планете Люка Скайоукера, уже не кажется слишком фантастической. Хотя очевидно, что среди дня на поверхности такой планеты будет "немного жарче", цитирует Триллинга Space.com.

Текст: Николай Карташев
Источник: КомпьюЛента

 

2 апреля 2007 г.

Прототип самоходного аппарата с атомной энергетической установкой представлен в Китае. Как пишет газета Shanghai Daily, проект разрабатывается в Шанхайском институте проектирования аэрокосмических систем для лунной экспедиции 2012 года.

По словам директора института Ло Цзяня (Luo Jian), аппарат превзойдет советские луноходы и американские марсоходы.

Расчетная скорость китайского лунохода – 100 метров в час. Его высота – 1,5 метра, масса – 200 килограммов. Управление устройством осуществляется дистанционно. Название ему еще предстоит придумать.

Луноход оборудован приборами для получения трехмерных изображений окружающего ландшафта, прямой трансляции видеоизображения, забора и исследования проб грунта.

Ходовая часть аппарата позволит ему подниматься по склонам, а система датчиков позволит луноходу избегать столкновения с препятствиями.

Работа над луноходом ведется уже четвертый год. Для этого в лаборатории шанхайского института создан полигон, имитирующий поверхность Луны. Сейчас китайские специалисты занимаются испытанием всех систем лунохода, которым предстоит функционировать при лунной гравитации (составляющей одну шестую от земной), сильном облучении и больших перепадах температур (от –180 до 150 градусов Цельсия). В ближайшее время испытательный комплекс дооснастят приспособлениями, имитирующими эти жестокие условия среды, отмечает газета.

Наибольшей проблемой разработчики лунохода называют его энергетическое обеспечение во время лунной ночи, которая продолжается 14 земных суток. Поскольку солнечные батареи в это время не смогут производить электричество, в проектном институте намереваются установить на борт аппарата атомный источник энергии.

Работы над луноходом ведутся в рамках "Проекта Чанъ-э", названного в честь героини китайской мифологии, называемой "лунной феей" и представляемой в виде жабы со ступкой. Чанъ-э была женой героя Хоу И, доставшего порошок бессмертия, чтобы им с женой превратиться в богов. Однако Чанъ-э тайком употребила все средство в одиночку, вознеслась на небо и поселилась на Луне.

Первым этапом "Проекта Чанъ-э" станет запуск искусственного спутника Луны, затем – в 2012 году – отправка на поверхность Луны мобильного самоходного аппарата и, наконец, после 2017 года – пилотируемая экспедиция.

Источник: Lenta.Ru

 

НАЙДЕНО МЕСТО ДЛЯ БОГА http://www.inauka.ru/analysis/article60920.html  Сергей ЛЕСКОВ Темы дня:  • Очередной необычный объект найден на Марсе  • Ученые определили безболезненный способ избавления от курения  • В Китае изобретен бесконечный и неисчерпаемый источник энергии  • Уникальные свойства перламутра могут быть полезны военным  • Великую пирамиду Хеопса спасли от разрушения два пиастра  • Неоязычество в России: язычники восстанавливают свою веру по крупицам  • 10 мифов прошлого, которые не подтвердились Бог есть? Бог весть... Борис Заходер Верующие ученые. Фотолента На крупнейшем в Европе суперкомпьютере Института имени Макса Планка интернациональный Vigro-консорциум, составленный учеными из Германии, США, Великобритании и Канады, обработал данные обсерваторий по всему миру и создал наиболее полную математическую модель эволюции Вселенной. Чтобы суперкомпьютер не отвлекался, его отключили от прочих задач. Воспроизведено существование 20 миллионов галактик, прослежен путь 10 миллиардов частиц загадочной темной материи и в итоге выполнено 500 триллионов математических операций. Главный результат: Вселенная лишь на 5% состоит из привычного видимого вещества. Все остальное - таинственные темные субстанции. Самый знаменитый вопрос Эйнштейна сводится к тому, был ли у Бога какой-нибудь выбор, когда он создавал Вселенную, или все мировые законы и константы задали жесткую предопределенность событиям. Многие выдающиеся умы пытались разгадать замысел Творца или же, напротив, не оставить во Вселенной места для Бога. Надо признать, из всех наук более всего поссорила ученых и богословов астрономия. Смертельно поссорила - чего стоят Галилео Галилей и Джордано Бруно! Усмешка истории в том, что сегодня астрономия способствует сближению науки и религии. Наука о возникновении и строении мира утверждает, что 14 миллиардов лет назад Вселенная возникла из бесконечно раскаленной точки бесконечно малого объема и бесконечно большой плотности. Эта теория называется теорией Большого взрыва. До этого момента ни времени, ни материи не было. Большой взрыв признают и верующие астрономы, и законченные безбожники. Сформулирована теория бельгийским священником, астрономом и президентом Папской академии наук Жоржем Леметром. Большой взрыв в деталях повторяет картину сотворения мира, которая описана в Библии. Недавно главный астроном Ватикана иезуит Джордж Койн защитил теорию эволюции Вселенной и призвал не преподавать в школах те учения, в которых Бог выглядит ее конструктором и проектировщиком. Перед суперкомпьютером Института имени Макса Планка может быть поставлена новая задача - по проверке скандальной теории директора Гринвичской обсерватории сэра Мартина Риса о том, что вероятность современной цивилизации дожить до следующего столетия составляет всего 50%. Причина - в загадочных темных субстанциях, из которых на 95% состоит Вселенная и которые обрекают галактики на бесконечное разбегание. Другой путь к стабильности - подвергнуть ревизии теорию Эйнштейна, ввести в пространство дополнительные измерения, в которых может обитать черт-те кто. Бог - это скалярное поле Анатолий ЧЕРЕПАЩУК, директор Астрономического института им. Штернберга, член-корреспондент РАН Четырнадцать миллиардов лет назад, в момент рождения, вся Вселенная была заключена в точке радиусом 10-33 см, что неизмеримо меньше радиуса протона - 10-13 см. В этом объеме уже была заложена вся информация о будущем Вселенной. Произошел Большой взрыв. Большинство ученых считает, что с этого момента Вселенная расширяется с ускорением, но никогда не сжималась. Но ведь силы гравитации должны замедлять расширение на больших расстояниях. Понять парадокс можно только в том случае, если существует антигравитация с отрицательным давлением. Над этим парадоксом мучился великий Эйнштейн. Лишь 3-5% Вселенной - привычная материя из барионов (протоны, нейтроны, электроны и кванты света). На 70% Вселенная состоит из вещества с положительной плотностью энергии и отрицательным давлением. Это вещество называют "темной энергией". Еще на 25% Вселенная - частицы неизвестной природы, которые не открыты, но ясно, что они тяжелее протонов и не достигают скорости света. На Земле барионов много, мы можем черпать из них энергию. Рассеянная энергия вакуума Вселенной, которая несопоставимо больше, нам недоступна. Где здесь место для Бога? Для физиков в качестве Бога может рассматриваться скалярное поле, которое не открыто, но наличие которого следует из теории. Ничего темнее Вселенной в мире не существует Алексей СТАРОБИНСКИЙ, главный научный сотрудник Института теоретической физики им. Ландау, член-корреспондент РАН Vigro-консорциум с максимальной точностью доказал, что 95% материи во Вселенной приходится на неизвестные виды материи, которые невозможно увидеть. Но кое-что об этих субстанциях уже известно. 25% Вселенной - темная материя, сквозь которую электромагнитные волны проходят свободно, без взаимодействия. Самое непонятное - темная энергия, 70% массы Вселенной. Темная энергия загадочна, не имеет частиц и равномерно распределена по пространству. Неясно даже, меняется ли плотность темной энергии. Плотность обычной материи из-за того, что Вселенная расширилась в 2 раза, уменьшилась в 8 раз. Почему плотность темной энергии не падает? Или мы не можем пока это измерить? Сплошная темнота. Русские физики уже нащупали темную материю Михаил ДАНИЛОВ, заместитель директора Института теоретической и экспериментальной физики, член-корреспондент РАН Одной из перспективных моделей для объяснения темной материи являются так называемые суперсимметричные частицы, которые могут рождаться при столкновении фермионов (к ним относятся протоны, нейтроны, электроны) и бозонов, то есть частиц, которые подчиняются статистике Бозе-Эйнштейна. Модель разработана в ФИАНе - очень красивая и элегантная теория. Суперсимметричные частицы ищут на новейших ускорителях. В США это уже готовый тэватрон. Но наибольшие шансы на успех имеют эксперименты на Большом адронном коллайдере, который при российском финансовом и научном участии создается в ЦЕРНе в Швейцарии. Второй путь поиска суперсимметричных частиц - космические лучи. Российские ученые разработали новый тип детектора для совместного с Англией эксперимента. Основная проблема - отделение фонового излучения от энергии темной материи. Надеюсь, загадка темной материи будет решена через 8-10 лет. Долго? Но предсказанную Паули частицу - нейтрино искали целых 30 лет. Этапы формирования Вселенной 14 миллиардов лет назад произошел Большой взрыв, из которого родилась Вселенная. 13,999 миллиарда лет назад - эпоха рекомбинации, когда излучение отделилось от вещества. Именно это излучение мы называем реликтовым, до этого момента мы ничего не видим. 13,999-13 миллиардов лет назад - "темная эпоха", о которой почти ничего не известно, происходит формирование структуры галактик и галактических скоплений. 13 миллиардов лет назад - появление звезд 1-го поколения, у которых из-за отсутствия тяжелых элементов еще не могло быть планет. 4,5 миллиарда лет назад - рождение нашей Солнечной системы с Солнцем, звездой 3-го поколения. 3 миллиарда лет назад - появление на Земле органических соединений. 40 тысяч лет назад - появление на Земле современного человека. Если всю историю Вселенной рассматривать как дистанцию длиной в 100 метров, то жизнь человеческой цивилизации длится лишь 30 миллиметров. Верующие ученые Монах Грегор Мендель - основоположник генетики Чарльз Дарвин - основоположник теории эволюции Альберт Эйнштейн - автор теории относительности, лауреат Нобелевской премии Нильс Бор - создатель модели атома, лауреат Нобелевской премии Макс Планк - основоположник квантовой физики, лауреат Нобелевской премии Андрей Туполев - академик, знаменитый советский авиаконструктор

ЗАБЫТЫЙ СОПЕРНИК БОЛЬШОГО ВЗРЫВА http://www.inauka.ru/space/article64229.html  Алексей ЛЕВИН

Темы дня:  • Ученые разгадали тайну "света в конце тоннеля", ведущего в рай  • Создана идеальная женщина  •  Самый популярный в мире фрукт может исчезнуть  •  Традиционная ошибка людей, терпящих неудачу в попытке похудеть  • 20 интересных фактов о великом Леонардо да Винчи  • Голубятни в Москве чуть не снесли из-за "птичьего гриппа"  • 5 продуктов, которые усиливают умственные способности Теория Большого взрыва сейчас считается столь же несомненной, как и система Коперника. Однако вплоть до второй половины 1960-х она отнюдь не пользовалась всеобщим признанием, и не только потому, что многие ученые с порога отрицали саму идею расширения Вселенной. Просто у этой модели имелся серьезный конкурент. Через 11 лет космология как наука сможет отмечать свой столетний юбилей. В 1917 году Альберт Эйнштейн осознал, что уравнения общей теории относительности позволяют вычислять физически разумные модели мироздания. Классическая механика и теория гравитации такой возможности не дают: Ньютон пытался построить общую картину Вселенной, однако при всех раскладах она неизбежно схлопывалась под действием силы тяготения. Эйнштейн решительно не верил в начало и конец мироздания и поэтому придумал вечно существующую статичную Вселенную. Для этого ему понадобилось ввести в свои уравнения особую компоненту, которая создавала "антитяготение" и тем самым формально обеспечивала стабильность мироустройства. Это дополнение (так называемый космологический член) Эйнштейн считал неэлегантным, уродливым, но все же необходимым (автор ОТО зря не поверил своему эстетическому чутью — позднее было доказано, что статичная модель неустойчива и поэтому физически бессмысленна). У модели Эйнштейна быстро появились конкуренты — модель мира без материи Виллема де Ситтера (1917), замкнутые и открытые нестационарные модели Александра Фридмана (1922 и 1924). Но эти красивые конструкции до поры оставались чисто математическими упражнениями. Чтобы рассуждать о Вселенной в целом не умозрительно, надо хотя бы знать, что существуют миры, расположенные за пределами звездного скопления, в котором находится Солнечная система и мы вместе с нею. А космология получила возможность искать опору в астрономических наблюдениях лишь после того, как в 1926 году Эдвин Хаббл опубликовал работу "Внегалактические туманности", где впервые было дано описание галактик как самостоятельных звездных систем, не входящих в состав Млечного пути. Сотворение Вселенной заняло вовсе не шесть дней – основная доля работы была завершена гораздо раньше. Вот его примерная хронология. 0. Большой взрыв. Планковская эра: 10-43 с. Планковский момент. Происходит отделение гравитационного взаимодействия. Размер Вселенной в этот момент равен 10-35 м (т.н. Планковская длина). 10-37 с. Инфляционное расширение Вселенной. Эра великого объединения: 10-35 с. Разделение сильного и электрослабого взаимодействий. 10-12 с. Отделение слабого взаимодействия и окончательное разделение взаимодействий. Адронная эра: 10-6 с. Аннигиляция протон-антипротонных пар. Кварки и антикварки перестают существовать, как свободные частицы. Лептонная эра: 1 с. Формируются ядра водорода. Начинается ядерный синтез гелия. Эра нуклеосинтеза: 3 минуты. Вселенная состоит на 75% из водорода и на 25% из гелия, а также следовых количеств тяжелых элементов. Радиационная эра: 1 неделя. К этому времени излучение термализуется. Эра вещества: 10 тыс. лет. Вещество начинает доминировать во Вселенной. 380 тыс. лет. Ядра водорода и электроны рекомбинируют, Вселенная становится прозрачной для излучения. Звездная эра: 1 млрд. лет. Формирование первых галактик. 1 млрд. лет. Образование первых звезд. 9 млрд. лет. Образование Солнечной системы. 13,5 млрд. лет. Текущий момент Разбегание галактик Этот шанс был быстро реализован. До бельгийца Жоржа Анри Леметра, изучавшего астрофизику в Массачусетсcком технологическом институте, дошли слухи, что Хаббл вплотную подошел к революционному открытию — доказательству разбегания галактик. В 1927 году, вернувшись на родину, Леметр опубликовал (а в последующие годы уточнил и развил) модель Вселенной, образовавшейся в результате взрыва сверхплотной материи, расширяющейся в соответствии с уравнениями ОТО. Он математически доказал, что их радиальная скорость должна быть пропорциональна расстоянию от Солнечной системы. Годом позже к этому же выводу независимо пришел принстонский математик Хауард Робертсон. А в 1929 году Хаббл получил ту же самую зависимость экспериментально, обработав данные по удаленности двадцати четырех галактик и величине красного смещения приходящего от них света. Пятью годами позже Хаббл и его ассистент-наблюдатель Милтон Хьюмасон привели новые доказательства справедливости этого вывода, осуществив мониторинг очень тусклых галактик, лежащих на крайней периферии наблюдаемого космоса. Предсказания Леметра и Робертсона полностью оправдались, и космология нестационарной Вселенной, казалось бы, одержала решительную победу. Непризнанная модель Но все же астрономы не спешили кричать ура. Модель Леметра позволяла оценить продолжительность существования Вселенной — для этого нужно было лишь выяснить численную величину константы, входящей в уравнение Хаббла. Попытки определить эту константу приводили к заключению, что наш мир возник всего лишь около двух миллиардов лет назад. Однако геологи утверждали, что Земля много старше, да и астрономы не сомневались, что в космосе полным-полно звезд более почтенного возраста. У астрофизиков тоже были собственные основания для недоверия: процентный состав распределения химических элементов во Вселенной на основе леметровской модели (впервые эту работу в 1942 году проделал Чандрасекар) явно противоречил реальности. Скепсис специалистов объяснялся и философскими причинами. Астрономическое сообщество только-только свыклось с мыслью, что перед ним распахнулся бесконечный мир, населенный множеством галактик. Казалось естественным, что в своих основах он не изменяется и существует вечно. А теперь ученым предлагалось признать, что Космос конечен не только в пространстве, но и во времени (к тому же эта идея наводила на мысль о божественном творении). Поэтому леметровская теория долго оставалась не у дел. Впрочем, еще худшая судьба постигла модель вечно осциллирующей Вселенной, пред-ложенную в 1934 году Ричардом Толманом. Она вообще не получила серьезного признания, а в конце 1960-х годов была отвергнута как математически некорректная. Акции "раздувающегося мира" не слишком повысились и после того, как в начале 1948 года Джордж Гамов и его аспирант Ральф Алфер построили новую, более реалистичную версию этой модели. Вселенная Леметра родилась из взрыва гипотетического "первичного атома", который явно выходил за рамки представлений физиков о природе микромира. Гамовскую теорию долгое время называли вполне академично — "динамическая эволюционирующая модель". А словосочетание "Большой взрыв", как ни странно, ввел в оборот не автор этой теории и даже не ее сторонник. В 1949 году продюсер научных программ BBC Питер Ласлетт предложил Фреду Хойлу подготовить серию из пяти лекций. Хойл блистал перед микрофоном и мгновенно приобрел множество поклонников среди радиослушателей. В последнем выступлении он заговорил о космологии, рассказал о своей модели и под конец решил свести счеты с конкурентами. Их теория, сказал Хойл, "основана на предположении, что Вселенная возникла в процессе одного-единственного мощного взрыва и потому существует лишь конечное время... Эта идея Большого взрыва кажется мне совершенно неудовлетворительной". Вот так впервые и появилось это выражение. На русский его можно перевести и как "Большой хлопок", что, вероятно, точнее соответствует уничижительному смыслу, который вложил в него Хойл. Через год его лекции были опубликованы, и новый термин пошел гулять по свету Джордж Гамов и Ральф Алфер предположили, что Вселенная вскоре после рождения состояла из хорошо известных частиц — электронов, фотонов, протонов и нейтронов. В их модели эта смесь была нагрета до высоких температур и плотно упакована в крохотном (по сравнению с нынешним) объеме. Гамов с Алфером показали, что в этом супергорячем супе происходит термоядерный синтез, в результате которого образуется основной изотоп гелия, гелий-4. Они даже вычислили, что уже через несколько минут материя переходит в равновесное состояние, в котором на каждое ядро гелия приходится примерно десяток ядер водорода. Такая пропорция вполне соответствовала астрономическим данным о распределении легких элементов во Вселенной. Эти выводы вскоре подтвердили Энрико Ферми и Энтони Туркевич. Они к тому же установили, что процессы термоядерного синтеза обязаны порождать немного легкого изотопа гелия-3 и тяжелые изотопы водорода — дейтерий и тритий. Сделанные ими оценки концентрации этих трех изотопов в космическом пространстве тоже совпадали с наблюдениями астрономов. Проблемная теория Но астрономы-практики продолжали сомневаться. Во-первых, оставалась проблема возраста Вселенной, которую теория Гамова решить не могла. Увеличить продолжительность существования мира можно было, только доказав, что галактики разлетаются много медленней, чем принято считать (в конечном счете так и произошло, причем в немалой степени с помощью наблюдений, выполненных в Паломарской обсерватории, но уже в 1960-е годы). Во-вторых, гамовская теория забуксовала на нуклеосинтезе. Объяснив возникновение гелия, дейтерия и трития, она не смогла продвинуться к более тяжелым ядрам. Ядро гелия-4 состоит из двух протонов и двух нейтронов. Все было бы хорошо, если бы оно могло присоединить протон и превратиться в ядро лития. Однако ядра из трех протонов и двух нейтронов или двух протонов и трех нейтронов (литий-5 и гелий-5) крайне неустойчивы и мгновенно распадаются. Поэтому в природе существует лишь стабильный литий-6 (три протона и три нейтрона). Для его образования путем прямого синтеза необходимо, чтобы с ядром гелия одновременно слились и протон, и нейтрон, а вероятность этого события крайне мала. Правда, в условиях высокой плотности материи в первые минуты существования Вселенной подобные реакции все же изредка происходят, что и объясняет очень малую концентрацию древнейших атомов лития. Природа приготовила Гамову еще один неприятный сюрприз. Путь к тяжелым элементам мог бы лежать и через слияние двух ядер гелия, но эта комбинация тоже нежизнеспособна. Объяснить происхождение элементов тяжелее лития никак не удавалось, и в конце 1940-х годов это препятствие казалось непреодолимым (сейчас мы знаем, что они рождаются только в стабильных и взрывающихся звездах и в космических лучах, но Гамову это не было известно). Впрочем, у модели "горячего" рождения Вселенной оставалась в запасе еще одна карта, которая со временем стала козырной. В 1948 году Алфер и другой ассистент Гамова, Роберт Герман, пришли к выводу, что космос пронизан микроволновым излучением, возникшим спустя 300 тысяч лет после первичного катаклизма. Однако радиоастрономы не проявили интереса к этому прогнозу, и он так и остался на бумаге. Появление конкурента Гамов и Алфер изобрели свою "горячую" модель в столице США, где с 1934 году Гамов преподавал в университете имени Джорджа Вашингтона. Многие продуктивные идеи возникли у них под умеренную выпивку в баре "Маленькая Вена" на Пенсильвания-авеню неподалеку от Белого дома. А если этот путь к построению космологической теории кое-кому кажется экзотичным, что можно сказать об альтернативе, появившейся на свет под влиянием фильма ужасов? Фред Хойл: Расширение Вселенной происходит вечно! Вещество рождается в пустоте самопроизвольно с такой скоростью, что средняя плотность Вселенной остается постоянной В доброй старой Англии, в университетском Кембридже, после войны обосновались трое замечательных ученых — Фред Хойл, Герман Бонди и Томас Голд. Перед этим они работали в радиолокационной лаборатории британских ВМФ, где и подружились. Хойлу, англичанину из Йоркшира, к моменту капитуляции Германии еще не исполнилось и 30, а его приятелям, уроженцам Вены, стукнуло по 25. Хойл и его друзья в свою "радарную эру" отводили душу в беседах о проблемах мироздания и космологии. Все трое невзлюбили модель Леметра, но закон Хаббла приняли всерьез, а потому отвергли и концепцию статичной Вселенной. После войны они собирались у Бонди и обсуждали те же проблемы. Озарение снизошло после просмотра кинострашилки "Мертвые в ночи". Ее главный герой Уолтер Крейг попал в замкнутую событийную петлю, которая в конце картины возвратила его в ту же ситуацию, с которой все и началось. Фильм с такой фабулой может длиться бесконечно (как стишок о попе и его собаке). Тут-то Голд и сообразил, что Вселенная может оказаться аналогом этого сюжета — одновременно изменяющейся и неизменной! Друзья сочли идею безумной, но потом решили, что в ней что-то есть. Объединенными усилиями они превратили гипотезу в связную теорию. Бонди с Голдом дали ее общее изложение, а Хойл в отдельной публикации "Новая модель расширяющейся Вселенной" — математические расчеты. За основу он взял уравнения ОТО, но дополнил их гипотетическим "полем творения" (Creation field, С-поле), обладающим отрицательным давлением. Нечто в этом роде через 30 лет появилось в инфляционных космологических теориях, что Хойл подчеркивал с немалым удовольствием. Космология стабильного состояния Новая модель вошла в историю науки как Космология стабильного состояния (Steady State Cosmology). Она провозгласила полное равноправие не только всех точек пространства (это было у Эйнштейна), но и всех моментов времени: Вселенная расширяется, но начала не имеет, поскольку всегда остается подобной себе самой. Голд назвал это утверждение совершенным космологическим принципом. Геометрия пространства в этой модели остается плоской, как и у Ньютона. Галактики разбегаются, однако в космосе "из ничего" (точнее, из поля творения) появляется новое вещество, причем с такой интенсивностью, что средняя плотность материи остается неизменной. В соответствии с известным тогда значением постоянной Хаббла Хойл вычислил, что в каждом кубометре пространства в течение 300 тысяч лет рождается всего одна частица. Сразу снимался вопрос, почему приборы не регистрируют эти процессы, — они слишком медленны по человеческим меркам. Новая космология не испытывала никаких трудностей, связанных с возрастом Вселенной, этой проблемы для нее просто не существовало. Для подтверждения своей модели Хойл предложил воспользоваться данными о пространственном распределении молодых галактик. Если С-поле равномерно творит материю повсюду, то средняя плотность таких галактик должна быть примерно одинаковой. Напротив, модель катаклизмического рождения Вселенной предсказывает, что на дальней границе наблюдаемого космоса эта плотность максимальна — оттуда к нам приходит свет еще не успевших состариться звездных скоплений. Хойловский критерий был совершенно разумным, однако в то время проверить его не представлялось возможным из-за отсутствия достаточно мощных телескопов. Триумф и поражение Больше 15 лет соперничающие теории сражались почти на равных. Правда, в 1955 году английский радиоастроном и будущий нобелевский лауреат Мартин Райл обнаружил, что плотность слабых радиоисточников на космической периферии больше, чем около нашей галактики. Он заявил, что эти результаты несовместимы с Космологией стабильного состояния. Однако через несколько лет его коллеги пришли к выводу, что Райл преувеличил различия плотностей, так что вопрос остался открытым. Но на двадцатом году жизни хойловская космология стала быстро увядать. К этому времени астрономы доказали, что постоянная Хаббла на порядок меньше прежних оценок, что позволило поднять предполагаемый возраст Вселенной до 10-20 млрд. лет (современная оценка — 13,7 млрд. лет ± 200 млн.). А в 1965 году Арно Пензиас и Роберт Вильсон зарегистрировали предсказанное Алфером и Германом излучение и тем самым сразу привлекли к теории Большого взрыва великое множество сторонников. Вот уже сорок лет эта теория считается стандартной и общепризнанной космологической моделью. У нее есть и конкуренты разных возрастов, но вот теорию Хойла всерьез никто больше не принимает. Ей не помогло даже открытие (в 1999 году) ускорения разлета галактик, о возможности которого писали и Хойл, и Бонди с Голдом. Ее время бесповоротно ушло. Источник: "Популярная механика"

Ссылки

http://www.astronet.ru/

http://www.cnews.ru 

http://www.nature.ru/ 

www.spacenews.ru 

http://grani.ru

http://www.rambler.ru/  

www.membrana.ru/

http://sciteclibrary.ru

http://inauka.ru/ 

www.svoboda.org 

http://www.rol.ru/ 

http://www.lenta.ru/ 

www.spacedaily.com 

Russian SETI 

Факты и гипотезы

О нашей Вселенной

Геологические часы

История жизни на Земле

Нерешенные научные проблемы

Гипотезы

Информация к размышлению

Проблемы неуничтожимости

человечества

Проблемы спасения человечества

Проблемы спасения человечества II

Угрозы Земного происхождения 

Угрозы из Космоса

Космическая экспансия

Проблемы и возможности космической экспансии

Технологии космической экспансии

Оппоненты

new-idea.narod.ru 

new-philosophy.narod.ru 

Ссылки

Космология

Перевод "Официального Сайта Теории Суперструн"